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高二物理选修3-1第三章《磁场》复习提纲.doc

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高二物理选修 3-1 第三章《磁场》复习提纲 一、知识要点1.磁场的产生⑴磁极周围有磁场。(2)电流周围有磁场(奥斯特) 。2.磁场的基本性质磁 场 对 放 入 其 中 的 磁 极 和 电 流 有 磁 场 力 的 作 用 (对 磁 极 一 定 有 力 的 作 用 ; 对 电 流只 是 可 能 有 力 的 作 用 , 当 电 流 和 磁 感 线 平 行 时 不 受 磁 场 力 作 用 )。 这 一 点 应 该 跟 电 场的 基 本 性 质 相 比 较 。3.磁感应强度 (条件是匀强磁场中,或 ΔL 很小,并且 L⊥B ) 。ILFB4.磁感线⑴ 用 来 形 象 地 描 述 磁 场 中 各 点 的 磁 场 方 向 和 强 弱 的 曲 线 。 磁 感 线 上 每 一 点 的 切线 方 向 就 是 该 点 的 磁 场 方 向 , 也 就 是 在 该 点 小 磁 针 静 止 时 N 极 的 指 向 。 磁 感 线 的 疏密 表 示 磁 场 的 强 弱 。⑵磁感线是封闭曲线(和静电场的电场线不同) 。⑶要熟记常见的几种磁场的磁感线:地球磁场 通电直导线周围磁场 通电环行导线周围磁场⑷安培定则(右手螺旋定则):对直导线,四指指磁感线方向;对环行电流,大拇指指中心轴线上的磁感线方向;对长直螺线管大拇指指螺线管内部的磁感线方向。5.磁通量如果在磁感应强度为 B 的匀强磁场中有一个与磁场方向垂直的平面,其面积为S,则定义 B 与 S 的乘积为穿过这个面的磁通量,用 Φ 表示。 Φ 是标量,但是有方向(进该面或出该面) 。单位为韦伯,符号为Wb。1W b=1Tm2=1Vs=1kgm2/(As2)。可以认为磁通量就是穿过某个面的磁感线条数。在匀强磁场磁感线垂直于平面的情况下,B= Φ /S,所以磁感应强度又叫磁通密度。在匀强磁场中,当 B 与 S 的夹角为 α 时,有 Φ =BSsinα 。二、安培力 (磁场对电流的作用力)1.安培力方向的判定⑴用左手定则。⑵用“同性相斥,异性相吸” (只适用于磁铁之间或磁体位于螺线管外部时) 。⑶用“同向电流相吸,反向电流相斥” (反映了磁现象的电本质) 。.只要两导线不是互相垂直的,都可以用“同向电流相吸,反向电流相斥”判定相互作用的磁场力的方向;当两导线互相垂直时,用左手定则判定。2.安培力大小的计算F=BLIsinα ( α 为 B、L 间的夹角)高中只要求会计算 α =0(不受安培力)和 α =90°两种情况。三、洛伦兹力1.洛伦兹力运动电荷在磁场中受到的磁场力叫洛伦兹力,它是安培力的微观表现。计算公式的推导:如图所示,整个导线受到的磁场力(安培力)为 F 安 =BIL;其中 I=nesv;设导线中共有 N 个自由电子 N=nsL;每个电子受的磁场力为 F,则 F 安 =NF。由以上四式可得 F=qvB。条件是 v与 B 垂直。当 v 与 B 成 θ 角时,F=qvBsin θ 。2.洛伦兹力方向的判定在用左手定则时,四指必须指电流方向(不是速度方向) ,即正电荷定向移动的方向;对负电荷,四指应指负电荷定向移动方向的反方向。ααB R+ + + + + +- - - - ―IBF 安F3.洛伦兹力大小的计算带电粒子在匀强磁场中仅受洛伦兹力而做匀速圆周运动时,洛伦兹力充当向心力,由此可以推导出该圆周运动的半径公式和周期公式: BqmTvr2,四、带电粒子在混合场中的运动速度选择器正交的匀强磁场和匀强电场组成速度选择器。带电粒子必须以唯一确定的速度(包括大小、方向)才能匀速(或者说沿直线)通过速度选择器。否则将发生偏转。这个速度的大小可以由洛伦兹力和电场力的平衡得出:qvB=Eq, 。在本图中,速度方向必须向右。BEv二、 【典型例题分析】例 1. 条形磁铁放在粗糙水平面上,正中的正上方有一导线,通有图示方向的电流后,磁铁对水平面的压力将会__(增大、减小还是不变?)。水平面对磁铁的摩擦力大小为__。解:本题有多种分析方法。⑴画出通电导线中电流的磁场中通过两极的那条磁感线(如图中粗虚线所示) ,可看出两极受的磁场力的合力竖直向上。磁铁对水平面的压力减小,但不受摩擦力。⑵画出条形磁铁的磁感线中通过通电导线的那一条(如图中细虚线所示) ,可看出导线受到的安培力竖直向下,因此条形磁铁受的反作用力竖直向上。⑶把条形磁铁等效为通电螺线管,上方的电流是向里的,与通电导线中的电流是同向电流,所以互相吸引。例 2. 如图所示,光滑导轨与水平面成 α 角,导轨宽 L。匀强磁场磁感应强度为 B。金属杆长也为 L ,质量为 m,水平放在导轨上。当回路总电流为 I1 时,金属杆正好能静止。求:⑴B 至少多大?这时 B 的方向如
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